The waters off many of the world’s coasts are under enormous pressure. Climate change is altering entire ecosystems in coastal waters and shelf seas, and added to this are further stress factors like overfertilisation and overfishing. All these negative influences act together and often mutually reinforce each other. The functionality and performance of these habitats that are so vital for humans could suffer as a result, warns a team of researchers from the Alfred Wegener Institute in the journal Frontiers in Marine Science. To better understand these critical developments and potentially counteract them, they argue, we need more complex and more flexible computer models than those currently available.
„Mit Computermodellen können wir solche Prozesse bisher nur teilweise simulieren“, sagt Sabine Horn. So lässt sich zum Beispiel durchaus berechnen, wie das Plankton in einer Region auf veränderte Nährstoffverhältnisse reagiert. Was das dann aber für die Fische bedeutet und wie deren Bestandsentwicklung wieder auf das Plankton zurückwirkt, hat der Computer in der Regel nur bedingt auf dem Schirm. Geschweige denn, dass er neben dem Nährstoffangebot auch noch all die anderen Umweltfaktoren von der Temperatur des Wassers über den pH-Wert bis zum Salzgehalt berücksichtigen könnte. So bleibt das virtuelle Bild von den Küstenmeeren und ihrer Zukunft ziemlich eindimensional.
Die AWI-Fachleute plädieren deshalb dafür, physikalische und biologische Modelle dynamisch miteinander zu koppeln. „Das wird eine große Herausforderung“, betont Sabine Horn. Zu bewältigen sei diese nur mit dem geballten Fachwissen aus unterschiedlichen Forschungsdisziplinen von der Ökologie bis zur Mathematik. „Wir sind aber sicher, dass sich die Mühe lohnen wird.“
Denn ein solches Modell könnte verfolgen, wie sich die verschiedensten Umweltfaktoren im Zuge des Klimawandels verändern und welche Konsequenzen das für unterschiedliche Gruppen von Meeresbewohnern hat – quer durch die komplexen Nahrungsnetze hindurch, in denen all diese Organismen miteinander verknüpft sind. „Wir könnten sogar durchspielen, welche Effekte Managementmaßnahmen wie das Einrichten von Schutzgebieten oder das Reduzieren des Nährstoffeintrags hätten“, sagt Sabine Horn. Auf dem Computerbildschirm würden dann verschiedene Szenarien von der Zukunft der Küstengewässer visualisiert. Mit einem Drehbuch, das auf harten wissenschaftlichen Fakten beruht und aufzeigt, welche Optionen die Gesellschaft hat.
Original publication
Sabine Horn, Cédric L. Meunier, Vera Fofonova, Karen H. Wiltshire, Subrata Sarker, Bernadette Pogoda, Harald Asmus: Toward Improved Model Capacities for Assessment of Climate Impacts on Coastal Bentho-Pelagic Food Webs and Ecosystem Services. Frontiers in Marine Science (2021), DOI: 10.3389/fmars.2021.567266
